[发明专利]一种支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成高分子碳酸钙湿磨分散剂，尤其是一种用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用。

技术背景

重质碳酸钙(GCC)是一种广泛应用的非金属矿物粉，白度高、遮盖力好、流动性优良，是造纸用涂料的主要来源。造纸用涂料要求高浓低黏，使重质碳酸钙分散成高浓度变得非常重要。用于造纸涂料的重质碳酸钙是一种经湿磨碳酸钙后得到的微细颗粒，颗粒的细度级别因用途不同而不同，如涂料的底涂GCC可稍粗，面涂GCC必须细小，细度达到95％以上(＜2μm)。颗粒破碎过程表面分子处于不平衡状态，其内部或表面分子都具有一定程度的吸引力。进一步细化时，具有活性的表面面积会变得非常大，此时细小颗粒表面张力便延伸捕捉其周围的物质，并随着粒度超细化而更加严重。从热力学的角度来说，由于超细粉体拥有巨大的比表面积，其表面能相当大，造成体系处于相对极不稳定的热力学状态。而且固体的微细化过程中，小粒子的内部结合力、晶格不断地被破坏，颗粒表面形成许多不饱和键，使颗粒的表面活性和体系的总能量不断增加，使超细粉的表面性质变得更加活跃，必须吸附周围的物质。因此要达到较好的研磨级别，必须在介质中加入分散剂以稳定颗粒。

发明内容

为了解决现有技术中分散剂的稳定作用不够理想的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂，其独特的分子链结构使其能够对研磨产生的新截面进行更好的包覆，使研磨分散能够顺利高效的进行，同时本发明分散剂的双电层静电排斥作用，能够减少碳酸钙颗粒间的团聚作用，降低研磨浆的粘度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的新型支化聚丙烯酸类分散剂，是由以下质量份数的原料制成：丙烯酸单体为18～20份，共聚单体总量为5～7份，多烯类单体为3～5份，碱性物质16-18份，引发体系的氧化剂还原剂总和为2～3份，水为47-56份。

本发明的另一目的是提供一种制备所述支化聚丙烯酸类分散剂的方法，所采用的技术方案是：

以丙烯酸为主要反应单体，加入甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠、AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)中的一种或几种单体作为共聚单体，另外加入多烯类单体，以氧化还原体系为引发体系，通过水溶液聚合而成，最后用碱性物质中和。

具体的，按以下操作步骤进行：

(1)将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶解；

(2)将丙烯酸单体、共聚单体、多烯类单体、一定量的水配成溶液，并用碱性物质中和，再加入引发体系的剩余还原剂配成滴加液A；

(3)将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液B；

(4)将溶液A、B采取滴加的方式加入到步骤(1)所述的反应器中，然后进行聚合反应，反应结束后，降温，最后用碱性物质中和，放料即可。

其中，所述加入的多烯类单体为季戊四醇三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、四甘醇二丙烯酸酯中的一种或它们的组合。

其中，所述引发体系为过硫酸钠-次亚磷酸钠体系、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过氧化氢-硫酸亚铁体系中的一种或两种复合使用；所述引发体系中的氧化剂与还原剂的重量比例为1∶2-1.25∶2。

其中，所用原料的质量份数为：丙烯酸单体为18～20份，共聚单体总量为5～7份，多烯类单体为3～5份，碱性物质16-18份，引发体系的氧化剂还原剂总和为2～3份，水为47-56份。

其中，所述碱性物质为片碱，配成40-45％的碱溶液使用；用其中和溶液pH值为4-5。

其中，所述的聚合反应的温度为80-87℃；所述滴加的时间为5-5.5h；所述聚合反应时间为1-1.5h。

用上述方法即可制备出本发明所要求的用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂。

所制备的分散剂可将其作为湿磨碳酸钙的分散剂应用。

本发明的制备工艺，其由于采用滴加合成工艺，反应过程放热少，反应平稳，反应温度低，工艺过程简单，反应达到要求后降温放料即可，工业上可以很好的实现。

具体实施方法

下面结合具体实施例以及对比例对本发明方法及优点作进一步的比较说明。

新型支化聚丙烯酸类分散剂的制备按以下步骤进行：

(1)将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶解；